本文關鍵詞：磁懸浮飛輪用交流組合偏置磁軸承研究

  更多相關文章： 飛輪儲能系統(tǒng) 交流混合磁軸承 數學模型 參數設計 數字控制

【摘要】：飛輪儲能系統(tǒng)由于其充電時間短、功率密度高、儲能密度大、對環(huán)境要求低、可模塊化等優(yōu)點而被廣泛關注,但是飛輪的高速旋轉所帶來的機械摩擦損耗成為了限制其發(fā)展的重要因素之一,將磁懸浮支承技術應用于飛輪儲能系統(tǒng)中可以避免機械摩擦,提高系統(tǒng)的儲能效率與使用壽命,磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)具有更廣泛的應用前景。交流混合磁軸承具有結構緊湊、功耗低、控制簡單等優(yōu)點,將其應用于磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)中具有較大的優(yōu)勢,本文采用新型五自由交流混合磁軸承作為飛輪儲能系統(tǒng)的支承系統(tǒng),圍繞磁懸浮支承系統(tǒng)的結構設計、數學模型、控制方式等對其進行了研究,主要的研究內容如下:首先,介紹了磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)的基本原理,提出了幾種常見的磁懸浮總體支承方案,并分析比較了幾種方案的優(yōu)缺點,最終選擇使用一個二自由度交流混合磁軸承和一個三自由度交流混合磁軸承來支承系統(tǒng)。其次,通過對磁路結構的分析,計算了永磁體產生的偏置磁通大小對交流混合磁軸承設計的影響,并分析了不同設計帶來的優(yōu)勢與不足,針對永磁偏置的交流混合磁軸承存在的一些問題,提出了利用電流與永磁體共同產生偏置磁通的組合偏置方法,詳細闡述了組合偏置方法的原理與優(yōu)點。再次,利用組合偏置方法分別設計了二自由度組合偏置磁軸承和三自由度組合偏置磁軸承,給出了詳細的參數設計步驟,推導出五自由度交流組合偏置磁軸承的懸浮力數學模型以及直流偏置電流的大小,通過Ansoft軟件對磁軸承進行了有限元分析,驗證了組合偏置原理的正確性,且仿真結果顯示懸浮力大小達到了設計要求。最后,構建了五自由度交流組合偏置磁軸承的數字控制實驗平臺,詳細介紹了實驗硬件組成、軟件結構與調試過程,完成了對磁軸承轉子的起浮試驗與擾動試驗,并分析了試驗結果。
【關鍵詞】：飛輪儲能系統(tǒng) 交流混合磁軸承 數學模型 參數設計 數字控制
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK02;TH133.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-23
• 1.1 磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)的研究背景10-11
• 1.2 飛輪儲能系統(tǒng)概述11-17
• 1.2.1 飛輪儲能系統(tǒng)的工作原理11
• 1.2.2 飛輪儲能系統(tǒng)的關鍵技術分析11-13
• 1.2.3 飛輪儲能系統(tǒng)的應用領域13-17
• 1.3 磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)的研究現狀17-21
• 1.3.1 國外研究現狀17-18
• 1.3.2 國內研究現狀18-21
• 1.4 研究目的與意義21
• 1.5 論文的內容安排21-23
• 第2章 磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)支承結構分析23-33
• 2.1 磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)的基本理論23-25
• 2.1.1 系統(tǒng)硬件組成23
• 2.1.2 飛輪儲能系統(tǒng)存儲的能量23-24
• 2.1.3 不同形狀的飛輪分析24-25
• 2.2 磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)支承方案25-31
• 2.2.1 磁懸浮支承結構25-28
• 2.2.2 各類磁軸承的比較與分析28-30
• 2.2.3 內轉子型與外轉子型磁軸承的動態(tài)性能比較30
• 2.2.4 磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)支承結構的確定30-31
• 2.3 本章小結31-33
• 第3章 基于組合偏置的交流混合磁軸承設計與研究33-67
• 3.1 交流混合磁軸承的原理與數學模型33-38
• 3.1.1 交流混合磁軸承的結構與原理33-34
• 3.1.2 交流混合磁軸承的數學模型34-38
• 3.2 不同偏置磁通大小的磁軸承參數設計38-40
• 3.2.1 偏置磁通大小的分析38
• 3.2.2 最大懸浮力的最優(yōu)設計38-40
• 3.3 永磁電勵磁組合偏置的原理與優(yōu)點40-43
• 3.3.1 永磁電勵磁組合偏置的原理與磁場分析40-41
• 3.3.2 組合偏置方法對磁軸承結構優(yōu)化的作用41-43
• 3.4 二自由度組合偏置磁軸承設計43-53
• 3.4.1 二自由度組合偏置磁軸承結構與參數設計43-47
• 3.4.2 懸浮力數學模型與直流偏置電流的計算47-49
• 3.4.3 二自由度組合偏置磁軸承有限元分析49-53
• 3.5 三自由度組合偏置磁軸承設計53-62
• 3.5.1 三自由度組合偏置磁軸承結構與原理53-54
• 3.5.2 三自由度組合偏置磁軸承參數設計54-56
• 3.5.3 懸浮力數學模型與直流偏置電流的計算56-61
• 3.5.4 三自由度組合偏置磁軸承有限元分析61-62
• 3.6 五自由度支承系統(tǒng)狀態(tài)方程62-66
• 3.7 本章小結66-67
• 第4章 五自由度磁軸承數字控制系統(tǒng)的設計與實驗研究67-82
• 4.1 數字控制系統(tǒng)硬件電路67-74
• 4.1.1 控制芯片TMS320F2812DSP68-70
• 4.1.2 位移采樣電路70-71
• 4.1.3 電流反饋電路71
• 4.1.4 徑向功率驅動電路71-73
• 4.1.5 軸向功率驅動電路與偏置電流產生電路73-74
• 4.2 數字控制系統(tǒng)軟件設計74-79
• 4.2.1 軟件總體設計74-75
• 4.2.2 PID控制器75-76
• 4.2.3 程序的模塊化76-78
• 4.2.4 實驗調試界面78-79
• 4.3 試驗結果及分析79-81
• 4.3.1 試驗準備79
• 4.3.2 起浮試驗79-80
• 4.3.3 擾動試驗80-81
• 4.4 本章小結81-82
• 第5章 總結與展望82-84
• 5.1 本文完成的主要工作82-83
• 5.2 需要進一步研究的工作83-84
• 參考文獻84-89
• 致謝89-90
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文90

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 沈鉞,劉鋼;四自由度磁軸承─轉子系統(tǒng)的數學模型[J];礦山機械;2000年08期

2 楊志軼,趙韓,王勇,何世娣;飛輪電池磁軸承系統(tǒng)結構及控制[J];合肥工業(yè)大學學報(自然科學版);2002年06期

3 孫首群,劉鋼,耿海鵬,戚社苗,虞烈;徑向主動磁軸承承載因子分析[J];機械設計;2002年03期

4 龍志強,羅昆;電磁型磁軸承的動態(tài)模型建立與分析[J];磁性材料及器件;2003年02期

5 趙雪山,李冰,鄧智泉,王成華;永磁偏置徑向軸向磁軸承的H_∞控制研究[J];機電設備;2003年05期

6 龍志強,郝阿明;永磁式磁軸承的被動懸浮和主動懸浮問題研究[J];機床與液壓;2003年06期

7 韓邦成,李也凡,賈宏光,吳一輝;利用有限元法計算徑向磁軸承性能[J];摩擦學學報;2004年02期

8 謝志意;一種新型徑向混合磁軸承[J];機械工程師;2005年05期

9 頓月芹,徐衍亮,孔宇;轉子磁體永磁偏置混合磁軸承的三維有限元分析[J];山東大學學報(工學版);2005年01期

10 韓邦成,吳一輝;有限元法計算偏心對徑向磁軸承參數的影響[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2005年02期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 朱q，

本文編號：718866